南方醫(yī)科大學(xué)教案首頁
授課題目 | 第十一章 鏈烴 | 授課形式 | 理論課 |
授課時(shí)間 | 授課學(xué)時(shí) | 6 | |
教學(xué)目的 與 要 求 | 掌握同分異構(gòu)體的概念;命名;烯烴化學(xué)性質(zhì);誘導(dǎo)效應(yīng);共軛效應(yīng)。 熟悉構(gòu)象的概念;烷烴的性質(zhì);炔烴的性質(zhì)。 了解鏈烴的物理性質(zhì);鏈烴的反應(yīng)歷程。 | ||
基本內(nèi)容 | 一、鏈烴的結(jié)構(gòu)、異構(gòu)現(xiàn)象和命名 鏈烴的結(jié)構(gòu);共軛二烯烴的結(jié)構(gòu);鏈烴的異構(gòu)現(xiàn)象;鏈烴的命名 二、鏈烴的性質(zhì)(重點(diǎn)) 鏈烴的物理性質(zhì);鏈烴的化學(xué)性質(zhì) 三、鏈烴的反應(yīng)歷程 反應(yīng)歷程;誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)(難點(diǎn)) | ||
重 點(diǎn) 難 點(diǎn) | 重點(diǎn):鏈烴的化學(xué)性質(zhì) 難點(diǎn):反應(yīng)歷程;誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng) | ||
主要教學(xué) 媒 體 | 多媒體投影 | ||
主 要 外 語 詞 匯 | Hydrocarbon;alkane;saturated hydrocarbon;alkene;alkyne;conjugated dienes;isomer;conformation;;guche form;eclipsed form;nomenclature;alkyl group;IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry);polymerization;polymer;electrophilic addition;inductive effect;conjugative effect | ||
有關(guān)本內(nèi)容的新進(jìn)展 | 分子軌道理論解釋小環(huán)的穩(wěn)定性; 苯環(huán)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)及結(jié)構(gòu)式的表達(dá); 多環(huán)芳烴致癌性的研究。 | ||
主要參考資料或相關(guān)網(wǎng)站 | 《醫(yī)用化學(xué)》游文瑋主編 化學(xué)工業(yè)出版社;《有機(jī)化學(xué)》 張生勇主編 科學(xué)出版社 《醫(yī)用化學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題解答》孫曉莉主編 第四軍醫(yī)大學(xué)出版社http://ce.sysu.edu。cn/ChemEdu/Echemi/elaborate/wujihuaxue/ http://www.sxmu.edu。cn/jingpin/wujihuaxue/lx.htm | ||
系、教研室 審查意見 | |||
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第一節(jié) 鏈烴的結(jié)構(gòu)、異構(gòu)現(xiàn)象和命名 分子中只含有碳和氫兩種元素的有機(jī)化合物叫碳?xì)浠衔,簡稱烴(hydrocarbon)。烴是有機(jī)化合物的母體,其他各類有機(jī)化合物可以看作是烴的衍生物。
一、鏈烴的結(jié)構(gòu) (一)烷烴的結(jié)構(gòu)、通式和原子軌道雜化特征 烷烴(alkane)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是分子中的碳原子之間都以單鍵相結(jié)合,其余價(jià)鍵都和氫原子相連接,即在這種烴類化合物中碳原子的價(jià)鍵都用完了,故稱“烷”烴。又稱為飽和烴(saturated hydrocarbon)。其分子組成通式為CnH2n+2。舉例。 投影: l 乙烷的空間結(jié)構(gòu)。 l 4個(gè)碳的sp3雜化及甲烷的成鍵過程。 l 碳碳單鍵,它們的電子云具有圓柱狀的軸對(duì)稱,叫做σ鍵。
(二)烯烴的結(jié)構(gòu)、通式和原子軌道雜化特征 烯烴(alkene)是指一類含有碳碳雙鍵( C=C )的烴類化合物。因?yàn)楹刑继茧p鍵,分子中的氫原子數(shù)較烷烴中的稀少,所以稱為“烯”烴。又稱為不飽和烴。舉例。 烯烴的碳碳雙鍵并不等于兩個(gè)單鍵的加和,其中一個(gè)是σ鍵,一個(gè)是π鍵。 投影: l 烯烴碳的三個(gè)sp2雜化軌道及雙鍵的形成過程。 l π鍵 (三)炔烴的結(jié)構(gòu)、通式和原子軌道雜化特征 炔烴(alkyne)是含有碳碳三鍵(-C≡C-)的碳?xì)浠衔铩Ee例。 三鍵和雙鍵相似,其中碳原子的價(jià)還沒有被氫所完全飽和,所以炔烴也是不飽和烴。通式是CnH2n-2,與二烯烴或環(huán)烯烴相同!叭病弊质潜硎痉肿又袣湓訑(shù)更為“缺少”的意思。 每個(gè)碳上沒有參與雜化的兩個(gè)p軌道(py和pz)的對(duì)稱軸分別垂直于這條線,且相互垂直。兩個(gè)碳的py與py軌道以及pz與pz軌道相互平行,且“肩并肩”地重疊,形成兩個(gè)π鍵(圖11-9a,c)。而且它們的電子云圍繞著碳碳鍵軸呈圓柱狀分布(圖11-9b)。 投影: l 炔烴sp雜化軌道,三鍵的形成,兩個(gè)π鍵的結(jié)構(gòu)。 (四)二烯烴的結(jié)構(gòu)、通式和原子軌道雜化特征 二烯烴是含有兩個(gè)C=C雙鍵的不飽和烯烴。它比含相同數(shù)目碳原子的烯烴少兩個(gè)氫原子,分子組成的通式為CnH2n-2。 | 5分; 電腦投影 5分; 板書及電腦投影 5分 板書及電腦投影 5分 板書及電腦投影 5分 板書及電腦投影 |
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1. 累積二烯烴:含有“C=C=C”結(jié)構(gòu)體系的二烯烴。 2. 孤立二烯烴:“C=C-(C)n-C=C(n≥1)”結(jié)構(gòu)的二烯烴。 3. 共軛二烯烴:含“C=C-C=C”結(jié)構(gòu)體系(共軛體系)的二烯烴。 二、共軛二烯烴的結(jié)構(gòu) 在共軛二烯烴(conjugated dienes)中,最簡單而且最重要的是1,3-丁二烯。 在1,3-丁二烯分子中,兩個(gè)C=C的鍵長為0.137nm,比一般烯烴分子中的C=C的鍵長(0.133nm)長;而C(2)-C(3)的鍵長為0.146nm,比一般烷烴分子中的C-C的鍵長(0.154nm)短,這種現(xiàn)象叫作鍵長的平均化。 1,3-丁二烯分子中,四個(gè)p電子不是分別在原來兩個(gè)定域的π軌道中,而是分布在四個(gè)碳原子之間,即發(fā)生離域,形成了包括四個(gè)碳原子及四個(gè)π電子的體系。這種體系叫作共軛體系,這種鍵稱為共軛π鍵或大π鍵。 結(jié)構(gòu)圖投影。 共軛體系具備條件:(1)形成共軛體系的原子在同一個(gè)平面上;(2)有可以實(shí)現(xiàn)平行重疊的p軌道和一定數(shù)量的供成鍵用的p電子; 有以下幾個(gè)特征:(1)鍵長平均化;(2)共軛體系較穩(wěn)定等等。 三、鏈烴的異構(gòu)現(xiàn)象 (一)碳鏈異構(gòu) 具有相同分子式,而結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體(isomer),簡稱異構(gòu)體。由于碳鏈結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體叫作碳鏈異構(gòu)體。 例如,分子式為C4H10的烷烴,其構(gòu)造式分別為:正丁烷、異丁烷。 這種異構(gòu)現(xiàn)象是由于組成分子的原子或原子團(tuán)連接次序不同引起的,所以屬于構(gòu)造異構(gòu)。 烷烴中碳鏈結(jié)構(gòu)的不同主要是由碳原子之間結(jié)合方式的不同引起的。在烷烴中碳原子與碳原子之間可能有四種結(jié)合方式,因此把碳原子分為伯(primary,以1°表示)、仲(secondary,2°)、叔(tertary,3°)和季(quaternary,4°)四類。
(二)構(gòu)象異構(gòu) 有機(jī)物分子中,僅由于圍繞單鍵旋轉(zhuǎn),使分子中各原子在空間有不同排布方式,稱之為構(gòu)象(conformation)。 1. 乙烷的構(gòu)象 有無數(shù)種構(gòu)象。不同的構(gòu)象可用透視式或紐曼(Newman)投影式表示。 有兩種特殊構(gòu)象:一種構(gòu)象叫做交叉式(guche form)。式中兩組氫原子彼此相距最遠(yuǎn),C-H鍵σ電子對(duì)的相互斥力最小,能量最低,因而穩(wěn)定性最大,這種構(gòu)象叫做優(yōu)勢(shì)構(gòu)象;另一種構(gòu)象叫做重疊式(eclipsed form),C-H鍵上σ電子對(duì)的相互斥力最大,重疊式構(gòu)象具有較高的內(nèi)能,是一種相對(duì)不穩(wěn)定的構(gòu)象。 投影構(gòu)象。 2. 正丁烷的構(gòu)象 正丁烷(CH3-CH2-CH2-CH3)的構(gòu)象要比乙烷復(fù)雜。有全重疊式、鄰位交叉式、部分重疊式和對(duì)位交叉式等不同的典型構(gòu)象。 投影四種構(gòu)象。 這幾種構(gòu)象的內(nèi)能高低次序?yàn)椋喝丿B式>部分重疊式>鄰位交叉式>對(duì)位交叉式。 | 10分 電腦投影 5分 電腦投影 15分 投影 實(shí)物模型 |
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(三)位置異構(gòu)
烯烴由于存在雙鍵,使它的異構(gòu)體數(shù)目比相應(yīng)的烷烴多,如分子式為C4H8的烯烴則有三種構(gòu)造異構(gòu)體。 1-丁烯 2-丁烯 2-甲基-1-丙烯 在烯烴的構(gòu)造異構(gòu)體中,有一種是碳鏈異構(gòu),即碳骨架不同的異構(gòu)現(xiàn)象。另一種是由于雙鍵的位置不同而引起的異構(gòu)現(xiàn)象,這種由于官能團(tuán)位置不同而產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象叫作位置異構(gòu)。 碳鏈異構(gòu)與位置異構(gòu)都屬于構(gòu)造異構(gòu)。 (四)順反異構(gòu) 由于以雙鍵相連的兩個(gè)碳原子不能繞σ鍵軸自由旋轉(zhuǎn),所以當(dāng)兩個(gè)碳原子上各連有兩個(gè)不同的原子或基團(tuán)時(shí),如2-丁烯,雙鍵上的四個(gè)基團(tuán)在空間就可以有兩種不同的排列方式,即兩種構(gòu)型。 順-2-丁烯(cis-2-丁烯) 反-2-丁烯(trans-2-丁烯) (沸點(diǎn)+4℃) (沸點(diǎn)+1℃) 相同的基團(tuán)在雙鍵的同側(cè),叫作順式異構(gòu)體(詞頭cis系拉丁文,意指在一邊);兩個(gè)相同的基團(tuán)在雙鍵的兩側(cè),叫作反式異構(gòu)體(詞頭trans系拉丁文,意指交叉)。這種異構(gòu)現(xiàn)象叫作順反異構(gòu)(或稱幾何異構(gòu)),是立體異構(gòu)的一種,屬于構(gòu)型異構(gòu)。 表11-1 鏈烴異構(gòu)的小結(jié)
四、鏈烴的命名(nomenclature) (一)烷烴的命名 1.普通命名法 (1)直鏈烷烴的命名:直鏈烷烴按碳原子數(shù)叫“正某烷”。十個(gè)及十個(gè)碳原子以下的烷烴分別用天干(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸)表示。 (2)含側(cè)鏈烷烴的命名:異某烷;新某烷。 異丁烷;異戊烷。新戊烷;新己烷。 | 5分 5分 10分 投影 |
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2. 系統(tǒng)命名法 (1)烷基 脂肪烴基,通常用R表示,芳香烴基用Ar表示。烷烴的基叫做烷基(alkyl group)。 舉例:甲基,乙基,丙基,異丙基,丁基,仲丁基,異丁基,叔丁基。 重點(diǎn)講明“異”。 (2)系統(tǒng)命名法 系統(tǒng)命名法是我國根據(jù)IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry)的命名原則并結(jié)合漢字的特點(diǎn)而制訂出來的。 ① 選擇主鏈,叫某烷。主鏈以外的側(cè)鏈作為取代基。最長;取代基多。 ② 編號(hào)。 A.從靠近側(cè)鏈的一端開始編號(hào); B.取代基位次的代數(shù)和最小。 ③書寫。 A.位號(hào)在前,取代基在后;取代基在前,母體在后。 B.中文字和阿拉伯之間用短線隔開。 C.相同基團(tuán)合并書寫。 3-甲基-5-乙基-4-丙基壬烷
2,5-二甲基-3-乙基己烷 (不應(yīng)叫2,5-二甲基-4-乙基己烷) 第一次課到此。小結(jié):1.重點(diǎn):雜化、結(jié)構(gòu)、構(gòu)象;烷烴的命名;2.難點(diǎn):構(gòu)象 (二)不飽和烴的命名 1. 烯烴的命名 烯烴的系統(tǒng)命名法和烷烴相似。 (1)選擇主鏈,叫某烯。含雙鍵最長;取代基多。 (2)編號(hào)。 A.從靠近雙鍵的一端開始編號(hào); B.兩端雙鍵位次一樣,按取代基位次的代數(shù)和最小。 (3)書寫。 A.位號(hào)在前,取代基在后;取代基在前,其次為位次,再寫母體。 B.中文字和阿拉伯之間用短線隔開。 C.相同基團(tuán)合并書寫。 (4)順反異構(gòu)命名: 簡單的有相同基團(tuán)的按順、反異構(gòu)命名法命名。 復(fù)雜的、沒有相同基團(tuán)的用Z/E異構(gòu)命名法命名。 Z/E命名法介紹。 A.將各種取代基的原子(在順反異構(gòu)體中是與C=C的碳相連的原子)按原子序數(shù)大小排列,大者為“較優(yōu)”基團(tuán)。若為同位素,則將質(zhì)量數(shù)大的定為“較優(yōu)”基團(tuán)。例如: I>Br>Cl>S>P>O>N>C>D>H(其中“>”表示優(yōu)于)。 B.如兩個(gè)基團(tuán)的第一個(gè)原子相同,則比較與它直接相連的幾個(gè)原子。比較時(shí),按原子序數(shù)排列,先比較最大的;若仍相同,再依次比較第二、第三個(gè)。例如: (CH3)3C->(CH3)2CH->CH3CH2->CH3- | 10分 投影 15分 |
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假使第二個(gè)原子也相同時(shí),則沿取代鏈逐次相比。例如: 4 3 2 1 4 3 2 1 3 2 1 CH3-CH2-CH2-CH2->H-CH2-CH2-CH2->H-CH2-CH2- 此外應(yīng)注意:一個(gè)原子序數(shù)大的原子要比兩個(gè)或三個(gè)原子序數(shù)小的原子優(yōu)先,例如: -CH2Cl>-C(CH3)3 因此,此規(guī)則是比較原子序數(shù)的大小,而不是幾個(gè)原子的原子序數(shù)之和。 C.有雙鍵或三鍵的基團(tuán),可以認(rèn)為是連用兩個(gè)或三個(gè)相同原子。 舉例:
(Z)-3-甲基-4-異丙基-3-庚烯 2. 二烯烴的命名 二烯烴的系統(tǒng)命名法是以含有兩個(gè)C=C的最長碳鏈為主鏈,作為母體二烯烴。從靠近C=C的一端開始將主鏈上的碳原子編號(hào),兩個(gè)C=C的位次標(biāo)明于母體二烯烴名稱之前。取代基的位置隨主鏈上碳原子的編號(hào)位次而定。 例如: CH2=CH-CH=CH2 1,3-丁二烯 2-甲基-1,3-丁二烯(異戊二烯) 3. 炔烴的命名www.med126.com 炔烴的命名法和烯烴相似。
若分子中同時(shí)含有C=C和C≡C時(shí),要選擇含有雙鍵和三鍵的最長碳鏈為主鏈作為母體。碳鏈的編號(hào)應(yīng)從靠近雙鍵或三鍵的一端開始;當(dāng)雙鍵與三鍵處于同等地位需作選擇時(shí),要以雙鍵編號(hào)較小為原則,二者都以雙鍵在前,三鍵在后的原則命名。 CH3-CH=CH-C≡CH 3-戊烯-1-炔 CH3-CH=CH-CH2-C≡C-CH3 2-庚烯-5-炔 第二節(jié) 鏈烴的性質(zhì) 一、鏈烴的物理性質(zhì) 1. 物態(tài) 在室溫和常壓下,含有1~4個(gè)碳原子的烷烴是氣體;含5~15個(gè)碳原子的直鏈烷烴是液體;16個(gè)碳原子以上的是固體。 烯烴的物理性質(zhì)與相應(yīng)的烷烴相似。常溫時(shí),C2~C4的烯烴是氣體,C5~C18是液體,C18以上的是固體。 正炔烴的同系列中,C2~C4的炔烴是氣體,C5~C15的是液體,C15以上的是固體。 2. 溶解度 一般地講,鏈烴都難溶于水,而易溶于有機(jī)溶劑。 “相似相溶”原理。 | 5分 投影 5分 投影 5分 投影 |
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3. 熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和密度 熔點(diǎn)和沸點(diǎn)也隨著碳原子數(shù)目的增加而增高。投影表11-2。 有側(cè)鏈的烷烴,一般來說,分子中的分支愈多則沸點(diǎn)愈低。 與沸點(diǎn)不同,熔點(diǎn)沒有那么有規(guī)律。一般越對(duì)稱,熔點(diǎn)越高。正戊烷、異戊烷、新戊烷的熔點(diǎn)分別為-130℃,-160℃,-20℃。新戊烷的熔點(diǎn)最高。 二、鏈烴的化學(xué)性質(zhì) (一)烷烴的化學(xué)性質(zhì) 烷烴的分子中沒有官能團(tuán)。它們?cè)诔叵露挤浅7(wěn)定,與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及常見的氧化劑或還原劑都不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 1. 鹵化反應(yīng) 烷烴和氯在黑暗中幾乎不起反應(yīng)。但是在日光照射、高溫或催化劑的影響下,它們能產(chǎn)生劇烈的反應(yīng)。例如 烷烴的氯化過程是逐步的。每一步被取代出來的氫原子與另一個(gè)氯原子化合成為氯化氫。
2. 氧化反應(yīng)(次要內(nèi)容) 烷烴在通常情況下是不被氧化的。但是它能在空氣中燃燒(劇烈氧化)生成二氧化碳和水,同時(shí)放出大量的熱能。因此烷烴可以用作燃料。 一些氣態(tài)烴或極細(xì)微粒的液態(tài)烴與空氣在一定比例范圍內(nèi)混合,點(diǎn)燃時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸。煤礦井的瓦斯爆炸就是甲烷與空氣的混合物(體積比約為1:10左右)燃燒時(shí)造成的。 (二)烯烴和炔烴的化學(xué)性質(zhì) 烯烴和炔烴都含有容易斷裂的π鍵,表現(xiàn)出比烷烴活潑的化學(xué)性質(zhì)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)網(wǎng)。 1. 加成反應(yīng) (1)加氫 在普通情況下,烯烴與氧并不發(fā)生反應(yīng)。如有適當(dāng)?shù)拇呋瘎?Pt,Pd,Ni)存在,烯烴在液相或氣相下能夠氫化,變成相應(yīng)的烷烴。例如: CH2=CH2+H2 CH3-CH3
(2)加鹵素 烯烴與鹵素的加成反應(yīng),通常指的是烯烴與氯或溴反應(yīng)。這個(gè)反應(yīng)在常溫下就能很迅速地發(fā)生。例如: | 5分 投影 5分 投影 5分 |
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炔烴能與氯或溴加成。反應(yīng)分兩步進(jìn)行,例如:
如果用溴的四氯化碳溶液時(shí),反應(yīng)結(jié)束后溴的棕紅色消失。因?yàn)榉磻?yīng)有明顯的顏色變化,所以常用這個(gè)方法來鑒定化合物是否含有碳碳雙鍵或碳碳三鍵。 (3)加鹵化氫 烯烴與鹵化氫(HI,HBr,HCl)的加成反應(yīng)也是親電加成反應(yīng),生成鹵代烷。例如: CH2=CH2 + HI → CH3CH2I 像HX一類試劑,加在雙鍵上的兩部分(H與X)不一樣,所以叫做不對(duì)稱試劑。乙烯是對(duì)稱的烯烴,它和不對(duì)稱試劑加成產(chǎn)物只有一種。若不對(duì)稱試劑和不對(duì)稱烯烴(即雙鍵兩個(gè)碳原子上含氫原子的數(shù)目不同)發(fā)生加成反應(yīng)時(shí),加成方式就有兩種可能。例如,丙烯與氯化氫加成時(shí),產(chǎn)物可能是:
得到的產(chǎn)物主要是(I)。也就是當(dāng)不對(duì)稱烯烴和鹵化氫加成時(shí),氫原子主要加在含氫較多的雙鍵碳原子上。這個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做馬爾科夫尼可夫規(guī)則(Markovnikov's rule),簡稱馬氏規(guī)則。 (4)加水 在酸的催化下,烯烴與水也可進(jìn)行加成反應(yīng)生成醇。
得到的產(chǎn)物主要是(I)。也就是當(dāng)不對(duì)稱烯烴和鹵化氫加成時(shí),氫原子主要加在含氫較多的雙鍵碳原子上。這個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做馬爾科夫尼可夫規(guī)則(Markovnikov's rule),簡稱馬氏規(guī)則。
烯烴與水的加成反應(yīng)也遵循馬氏規(guī)則。 炔烴的水合是催化劑(硫酸汞的硫酸溶液)存在下,按馬氏規(guī)則進(jìn)行的。乙炔水合后的反應(yīng)產(chǎn)物是乙醛,其它炔烴水合產(chǎn)物不是醛,而是酮。 2. 氧化反應(yīng) (1)強(qiáng)氧化劑的氧化 烯烴很容易被氧化,主要發(fā)生在π鍵上。首先是π鍵斷裂,條件強(qiáng)烈時(shí)σ鍵也可以斷裂,隨著氧化劑及反應(yīng)條件的不同,氧化產(chǎn)物也不同。常用的氧化劑是高錳酸鉀溶液。 | 5分; 板書及電腦投影 5分 電腦投影 |
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烯烴與稀的高錳酸鉀溶液作用,氧化為鄰二醇。
烯烴與高錳酸鉀濃溶液作用,碳鏈在雙鍵處斷裂,生成碳原子數(shù)較少的羧酸和酮等。
炔烴的氧化反應(yīng)比烯烴簡單,炔烴氧化時(shí),碳鏈在三鍵處斷裂。例如,乙炔用高錳酸鉀氧化時(shí),生成二氧化碳。 3HC≡CH+10KMnO4+2H2O → 6CO2+10KOH+10MnO2↓ 其它炔烴用高錳酸鉀氧化,生成羧酸。
可利用此反應(yīng)檢查碳碳雙鍵與碳碳三鍵。 (2)臭氧氧化 臭氧(常用含O3 6%~8%的氧氣)能與烯烴迅速進(jìn)行反應(yīng),碳碳雙鍵斷裂,生成環(huán)狀的臭氧化物,臭氧化物含有過氧鍵(-O-O-),很不穩(wěn)定,容易發(fā)生爆炸。因此,通常都不把它分離出來而是在鋅粉存在下進(jìn)行水解。常用此反應(yīng)推測(cè)烯烴的結(jié)構(gòu)。加Zn粉的目的是避免生成的醛被H2O2氧化。 例如:
常用此反應(yīng)推測(cè)烯烴的結(jié)構(gòu)。加Zn粉的目的是避免生成的醛被H2O2氧化。 3. 聚合反應(yīng) 在一定的條件下,烯烴能發(fā)生自身的加成反應(yīng)。這種由低分子結(jié)合成為較大分子的過程叫做聚合反應(yīng)(polymerization),生成的產(chǎn)物叫做聚合物(polymer)。烯烴的聚合是通過加成反應(yīng)進(jìn)行的,稱為加成聚合反應(yīng)(加聚), 4. 炔烴的特殊反應(yīng)-炔淦反應(yīng)
第二次課到此。小結(jié):1.重點(diǎn):烯烴的性質(zhì)。2.難點(diǎn):各類反應(yīng)條件及產(chǎn)物的記憶。
| 10分; 板書及電腦投影 5分 5分 |
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(三)共軛二烯烴的化學(xué)性質(zhì) 共軛二烯烴的化學(xué)性質(zhì)和烯烴相似,又顯出一些特殊的性質(zhì)。
共軛二烯烴的1,2-與1,4-加成產(chǎn)物的比例決定于反應(yīng)條件。通常在較低溫度及非極性溶劑中,有利于1,2-加成;在較高溫度及極性溶劑中,有利于1,4-加成。 第三節(jié) 鏈烴的反應(yīng)歷程 化學(xué)反應(yīng)歷程,就是化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的過程,是對(duì)每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的各個(gè)中間步驟的詳細(xì)描述。反應(yīng)歷程決定于作用物的分子結(jié)構(gòu),進(jìn)攻試劑的性質(zhì),反應(yīng)介質(zhì)和反應(yīng)條件等。 一、反應(yīng)歷程 (一)鹵代反應(yīng)歷程—自由基反應(yīng) 研究表明,烷烴的氯化反應(yīng)是一種自由基反應(yīng)。反應(yīng)過程中,反應(yīng)物的共價(jià)鍵發(fā)生均裂,生成自由基。自由基的化學(xué)反應(yīng)活性大,很不穩(wěn)定,極易與其它化合物的分子發(fā)生反應(yīng),使自己變成穩(wěn)定的分子,又使其它化合物的分子變?yōu)樽杂苫瑥亩鹨贿B串反應(yīng)(鏈鎖反應(yīng))。自由基反應(yīng)通常經(jīng)歷鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止三個(gè)步驟。 投影表示過程。 (二)加成反應(yīng)歷程——親電加成 1. 烯烴與鹵素的加成
第一步Br-Br中帶部分正電荷的Br進(jìn)攻乙烯分子,使C=C中的π鍵變?nèi)酰?/p> Br-Br中的σ鍵也變?nèi),生成帶正電荷的σ絡(luò)合物—環(huán)狀溴鎓離子及Br-。 第二步Br-從溴鎓離子的背面進(jìn)攻,得加成產(chǎn)物。
用實(shí)驗(yàn)方法可以證明是首先與烯烴加成。
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決定反應(yīng)的一步是由親電試劑發(fā)動(dòng)進(jìn)攻的,所以這個(gè)反應(yīng)是親電反應(yīng)。又由于整個(gè)反應(yīng)是加成反應(yīng),故叫做親電加成反應(yīng)(electrophilic addition)。 2. 烯烴與鹵化氫的加成和馬氏規(guī)則 烯烴與鹵化氫(HCl, HBr, HI)或濃的氫鹵酸的加成也是親電加成。 加成反應(yīng)的第一步是質(zhì)子(H+)與烯烴生成碳正離子。這是決定反應(yīng)速率的一步。 第二步,X–與碳正離子結(jié)合,生成鹵代烷。過程投影。 不對(duì)稱烯烴(如丙烯)與HX的加成符合馬氏規(guī)則。反應(yīng)第一步生成的碳正離子有兩種可能性:
因?yàn)樘颊x子的穩(wěn)定性次序?yàn)椋?°>2°>1°>+CH3。所以2-鹵代烷是主產(chǎn)物。 二、誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng) (一)誘導(dǎo)效應(yīng) 一般把原子間的相互影響歸結(jié)為電子效應(yīng)。電子效應(yīng)說明改變分子中電子云密度的分布對(duì)物質(zhì)性質(zhì)所產(chǎn)生的影響; 空間排布?xì)w結(jié)為空間效應(yīng),空間效應(yīng)說明分子中的空間結(jié)構(gòu)對(duì)性質(zhì)的影響。 電子效應(yīng)又可分為誘導(dǎo)效應(yīng)(inductive effect)和共軛效應(yīng)(conjugative effect)。所謂誘導(dǎo)效應(yīng)是在多原子分子中,由于原子或原子團(tuán)電負(fù)性不同,使分子中電子云密度分布發(fā)生變化,造成鍵的極化,這種影響可沿分子鏈傳遞下去。原子間的這種相互影響叫做誘導(dǎo)效應(yīng)(I效應(yīng))。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,一些原子或原子團(tuán)電負(fù)性大小的次序如下: -F>-Cl>-Br>-I>-OCH3>-OH>-C6H5>-CH=CH2>-H>-CH3>-C2H5>-CH(CH3)2>C(CH3)3 在H前面的原子或原子團(tuán)是吸電子基,在H后面的是斥電子基。 靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)。動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)。應(yīng)用誘導(dǎo)效應(yīng)理論可以解釋許多反應(yīng)過程的問題。 | 10分; 板書及電腦投影 15分 板書及電腦投影 |
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(二)共軛效應(yīng) 共軛效應(yīng)是分子中原于間相互影響的另一種形式,它存在于共軛體系中,可以引起分子中電子云密度的重新分布(C效應(yīng))。根據(jù)共軛體系不同可分為π-π共軛、p-π共軛和σ-π共軛。本節(jié)重點(diǎn)討論前兩種共軛效應(yīng)。 1. π-π共軛 π-π共軛效應(yīng)是存在于象 1,3-丁二烯這種π-π共軛體系中的一種電子效應(yīng)。
2. p -π共軛 p -π共軛是指在含有未共用p電子對(duì)的原子與碳碳雙鍵直接相連的體系中,p電子對(duì)與雙鍵π電子相互作用所形成的共軛效應(yīng)。 小結(jié) 本章主要介紹烯烴、炔烴的化學(xué)性質(zhì);烷烴的構(gòu)象;命名法;自由基取代、親電加成反應(yīng)的反應(yīng)歷程,基本規(guī)律;電子理論的基本概念。 重點(diǎn):烷烴的結(jié)構(gòu);命名;烯烴的化學(xué)性質(zhì)。 難點(diǎn):構(gòu)象;Z/E異構(gòu);電子效應(yīng);反應(yīng)歷程。 | 15分; 電腦投影 5分; 板書及電腦投影 10分 |